JP2015138968A - 選択的電子部品実装モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の選択的電子部品実装モジュールの製造工程を改良するための選択的電子部品実装モジュールの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る電子部品実装モジュールの製造方法は、基板の表面に複数の電子素子を配置する工程と、基板の表面に液体感光性樹脂材料をスプレー塗布する工程と、液体感光性樹脂材料に紫外光を照射することで、少なくとも１つの電子素子を囲繞する堤部を形成する工程と、堤部内に少なくとも１つの電子素子を被覆する封止材料を充填する工程と、封止材料を硬化させることで、少なくとも１つの電子素子を被覆するパッケージを形成する工程と、を含む。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、選択的電子部品実装モジュール及びその製造方法に関する。

現在一般的な電子部品実装モジュールにおいては、実装材料によって実装された各種電子素子が使用されている。電子製品の機能が益々多様化しているため、電子部品実装モジュール内部に統合される電子素子の種類も益々多種多様となっている。しかしながら、全ての電子素子が封止体内に被覆された状態では、一部の電子素子のみの機能が喪失した場合、機能を喪失した電子素子のみを交換することは困難である。また、光電素子等を被覆したくない場合、このタイプの光電素子が封止体内に被覆されることはあってはならない。

一般的に、機能を喪失した電子素子を交換しやすくしたり電子部品実装モジュールの実装自由度を向上させるために、通常、異なる電子素子を別々に被覆することができるように、電子部品実装モジュールにおいて複数の異なるパッケージを設けている。

しかしながら、電子部品実装モジュールに複数の異なるパッケージを設けるには、電子部品実装モジュールを製作する製造工程において、異なる電子素子を区分けすることができるように複数の金型を設けなければならないことから、製作の難易度及び製造コストを増加させる可能性がある。

本発明は、既存の選択的電子部品実装モジュールの製造工程を改良するための選択的電子部品実装モジュールの製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る電子部品実装モジュールの製造方法は、基板の表面に複数の電子素子を配置する工程と、基板の表面に液体感光性樹脂材料をスプレー塗布する工程と、液体感光性樹脂材料に紫外光を照射することで、少なくとも１つの電子素子を囲繞する堤部を形成する工程と、堤部内に少なくとも１つの電子素子を被覆する封止材料を充填する工程と、封止材料を硬化させることで、少なくとも１つの電子素子を被覆するパッケージを形成する工程と、を含む。

このように、本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの製造方法では、実装しようとする電子素子を囲繞するように液体感光性樹脂材料を繰り返しスプレー塗布し、液体感光性樹脂材料に紫外光を照射して液体感光性樹脂材料を硬化させることで堤部を形成する。その後、堤部内に封止材料を充填すると共に封止材料を硬化させることでパッケージを形成する。これにより、パッケージにおいて、実装しようとする電子素子を選択的に被覆することができる。従って、本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの製造方法によれば、パッケージにおいて一部の電子素子を選択的に実装することができることから、実装が必要な電子素子をピンポイントで被覆することができ、ひいては電子部品実装モジュールにおける実装上の自由度を向上させることが可能である。

図１Ａは、本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの上面図である。 図１Ｂは、図１ＡにおけるＰ−Ｐ線に沿った断面を示した断面図である。 本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの製造方法の各工程における形成状態を示す断面図である。 本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの製造方法の各工程における形成状態を示す断面図である。 本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの製造方法の各工程における形成状態を示す断面図である。 本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの製造方法の各工程における形成状態を示す断面図である。

本発明が所定の目的を達成するために採用する技術、方法及び効果を更に理解することができるように、以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。これにより、本発明の目的、特徴及び特性を深く且つ具体的に理解することができる。但し、図面及び付随する資料は、本発明の参考及び説明のために提供するものに過ぎず、本発明を制限するものではない。

図１Ａは、本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの構造を示す図である。図１Ｂは、図１ＡにおけるＰ−Ｐ線に沿った断面を示した断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、選択的電子部品実装モジュール１００は、基板１１０と、基板１１０と電気的に接続される複数の電子素子１２０と、一部の電子素子１２０を覆うパッケージ１４０とを含む。

基板１１０は、異なる電子素子１２０が配置されるキャリア（Carrier）として用いられる。基板１１０は、大サイズの複合回路基板（circuit substrate strip）であってもよい。電子素子１２０は、例えばチップ、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、インダクタ、光電素子又はその他の高周波素子、無線周波数素子といった能動素子又は受動素子であってよい。

電子素子１２０は、複数の様々なタイプを含んでもよい。即ち、これらの電子素子１２０の種類は完全に同一ではなくてもよい。従って、電子素子１２０は、完全に同一ではない複数の電子素子である。例えばそのうちの１つの電子素子１２０は、ダイオードであってよく、他の電子素子１２０はチップであってよい。例えば図１Ａ及び図１Ｂに示すように、電子素子１２０は、異なる種類を含んでもよいが、いずれも電子素子１２０として表示する。但し、本発明は電子素子１２０の種類について限定するものではない。

パッケージ１４０は、電子素子１２０同士に不必要な電気的接続又は短絡等の状況が生じることを回避するための封止ペーストである。パッケージ１４０は、例えばエポキシ樹脂（Epoxy resin）等の粘性を有する液体封止ペースト（Liquid Encapsulant）が硬化されることで形成される。本発明に係る選択的電子部品実装モジュール１００の製造方法によれば、パッケージ１４０において一部の電子素子１２０を選択的に実装することができることから、実装が必要な電子素子１２０をピンポイントで被覆することができ、ひいては電子部品実装モジュールにおける実装上の自由度を向上させることが可能となる。

本実施例において、選択的電子部品実装モジュール１００は、パッケージ１４０に接触すると共にパッケージ１４０を囲繞する堤部１３０を含む。堤部１３０は、実装しようとする保護領域Ｍ１を包囲する。この保護領域Ｍ１は選択的に実装しようとする領域であり、実装される電子素子１２０が保護領域Ｍ１内に配置される。堤部１３０の材料は液体感光性樹脂材料である。一定の波長の紫外光が照射されると、液体感光性樹脂材料が重合反応によって硬化することで堤部１３０が形成される。

堤部１３０は、選択的電子部品実装モジュール１００の製造方法の過程において必要な構造である。但し、選択的電子部品実装モジュール１００では、製品の需要に応じて後続の製造工程において堤部１３０を除去するか残すかを選択することができる。従って、他の実施例において、選択的電子部品実装モジュール１００は、堤部１３０を含まなくてもよい。また、選択的電子部品実装モジュール１００では、製品の電磁遮蔽に対する需要に基づいて電磁遮蔽構造（図に表示せず）を更に作成してもよい。

図２Ａ乃至図２Ｄは、それぞれ本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの製造方法の各工程における形成状態を示す図である。以下、図２Ａ乃至図２Ｄを順次用いて説明する。

まず、図２Ａに示すように、基板１００の表面に複数の電子素子１２０を配置する。実際の適用において、基板１１０は大サイズの複合回路基板であってもよく、電子素子１２０はチップ、トランジスタ、ダイオード、コンデンサ、インダクタ、光電素子又はその他の高周波素子、無線周波数素子であってもよい。電子素子１２０は、例えばワイヤボンディング方式、フリップチップ方式又は表面実装技術（Surface Mount Technology、ＳＭＴ）といった様々な方式によって基板１００の表面にマウント（mount）することができる。但し、本発明は、電子素子１２０と基板１００との間の配置方式を限定するものではない。

図２Ｂに示すように、基板１００の表面に液体感光性樹脂材料１３０'をスプレー塗布すると共に、液体感光性樹脂材料１３０'に紫外光を照射する。詳しく述べると、まず、囲い込もうとする保護領域Ｍ１を予め構成するように、ノズルＰ１を移動させることによって液体感光性樹脂材料１３０'を少なくとも１つの電子素子１２０に囲繞させる。保護領域Ｍ１は、選択的電子部品実装モジュール１００におけるパッケージ１４０に被覆される領域である。ノズルＰ１が液体感光性樹脂材料１３０'を一層一層スプレー塗布することにより、液体感光性樹脂材料１３０'が上方に層状に堆積される。

ノズルＰ１が液体感光性樹脂材料１３０'を一層一層スプレー塗布すると同時に、紫外光源Ｕ１を介して紫外光を照射する。液体感光性樹脂材料１３０'は、紫外光が照射されると硬化反応を起こす。液体感光性樹脂材料１３０'は、光増感剤が添加された、モノマーとプレポリマー（Prepolymer）とからなる樹脂材料である。一定の波長の紫外光が照射されると、液体感光性樹脂材料１３０'は、重合反応を起こして硬化する。

図２Ｃに示すように、液体感光性樹脂材料１３０'は、上方に層状に堆積されると同時に、紫外光が照射されることで硬化する。液体感光性樹脂材料１３０'のスプレー塗布及び紫外光の照射を繰り返し行う過程において、少なくとも１つの電子素子１２０の周囲を囲繞する堤部１３０を形成する。堤部１３０は、領域Ｍ１を囲繞している。堤部１３０の高さ及び形状は、電子素子１２０の高さ及び異なる電子素子１２０の配置構成に応じて、例えば矩形枠、多辺形枠又は任意の形状の枠体といった様々な形状に変更することができる。即ち、堤部１３０の形成においては、ノズルＰ１を移動させることで液体感光性樹脂材料１３０'によって保護領域Ｍ１の形状を予め構成した後、電子素子１２０の高さ又は後続の製品製造工程を考慮して堤部１３０の高さを調整することができる。

図２Ｄに示すように、堤部１３０内に、少なくとも１つの電子素子１２０を被覆する封止材料１４０'を充填する。詳しく述べると、封止材料１４０'は、良好な流動性及び平坦性を有する液体封止ペースト（Liquid Encapsulant）である。堤部１３０によって囲繞された保護領域Ｍ１内にディスペンサー（dispenser）Ｄ１を介して封止材料１４０'を注入することで、封止材料１４０'が基板１１０の表面を覆うと共に保護領域Ｍ１内に位置する電子素子１２０を被覆する。また、封止材料１４０'を注入する高さは、堤部１３０の高さと略同一であってもよい。但し、本発明は封止材料１４０'を注入する高さを限定するものではない。封止材料１４０'が流動して堤部１３０内の空間に充満しやすいように、封止材料１４０'を充填する工程は常圧で加温する環境において行われるようにしてもよい。即ち、封止材料１４０'を充填する工程は、大気圧で封止材料１４０'と基板１１０の温度が室温よりも高いという条件で行われるようにしてもよい。

封止材料１４０'を充填する過程においては、空気を巻き込んだり気泡が生じたりする。これら気泡によって内部又は外部に穴が生じると共に製品の実装品質に悪影響を及ぼすため、封止材料１４０'を充填する工程の後、環境の真空度及び環境温度を上昇させると共に、この環境の真空度及び環境温度を約１時間維持することによって、封止材料１４０'内部の気泡を放出させる。この時、封止材料１４０'内部の気泡が散出されることができるように、真空圧力は１０^−２トル（torr）〜１０^−３トル（torr）とされ、環境温度は９０℃〜１１０℃とされてもよい。

図１Ｂに示すように、封止材料１４０'を硬化させることで少なくとも１つの電子素子１２０を被覆するパッケージ１４０を形成する。詳しく述べると、封止材料１４０'を硬化させてパッケージ１４０を形成することができるように、硬化工程の過程においても、１０^−２トル（torr）〜１０^−３トル（torr）の真空環境下、更に環境温度を１４０℃〜１６０℃まで上昇させて約３時間維持する。以上の工程を経て、選択的電子部品実装モジュール１００は略完成する。選択的電子部品実装モジュール１００では、製品の需要に応じて、堤部１３０を除去することも残すこともできる。また、選択的電子部品実装モジュール１００では、製品の電磁遮蔽に対する需要に基づいて電磁遮蔽構造を更に作成してもよい。

このように、本発明に係る選択的電子部品実装モジュールの製造方法では、実装しようとする電子素子を囲繞するように液体感光性樹脂材料を繰り返しスプレー塗布すると共に、液体感光性樹脂材料に紫外光を照射して液体感光性樹脂材料を硬化させることで堤部を形成する。その後、堤部内に封止材料を充填すると共に封止材料を硬化させることでパッケージを形成する。これにより、パッケージにおいて、実装しようとする電子素子を選択的に被覆することができる。従って、本発明に係る選択的電子部品実装モジュール１００の製造方法によれば、パッケージ１４０において一部の電子素子１２０を選択的に実装することができることから、実装することを要する電子素子をピンポイントで被覆することができ、ひいては電子部品実装モジュールの製品構成及び応用における自由度を向上させることが可能である。

上記は本発明の実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、当業者が本発明の主旨を逸脱しない範囲内において行った変更や修正といった等価の置換は、すべて本発明の特許請求の範囲に含まれる。

１００ 選択的電子部品実装モジュール
１１０ 基板
１２０ 電子素子
１３０ 堤部
１３０' 液体感光性樹脂材料
１４０ パッケージ
１４０' 封止材料
Ｄ１ ディスペンサー
Ｍ１ 保護領域
Ｐ１ ノズル
Ｕ１ 紫外光源

Claims (8)

1. 基板の表面に複数の電子素子を配置する工程と、
   前記基板の表面に液体感光性樹脂材料を形成する工程と、
   前記液体感光性樹脂材料に紫外光を照射することで、少なくとも１つの前記電子素子を囲繞する堤部を形成する工程と、
   前記堤部内に、少なくとも１つの前記電子素子を被覆する封止材料を充填する工程と、
   前記封止材料を硬化させることで、少なくとも１つの前記電子素子を被覆するパッケージを形成する工程と
   を含むことを特徴とする選択的電子部品実装モジュールの製造方法。
2. 前記液体感光性樹脂材料を形成する方法はスプレー塗布であることを特徴とする請求項１に記載の選択的電子部品実装モジュールの製造方法。
3. 前記液体感光性樹脂材料をスプレー塗布する工程と前記液体感光性樹脂材料に紫外光を照射する工程とを同時に行うことを特徴とする請求項２に記載の選択的電子部品実装モジュールの製造方法。
4. 前記封止材料を充填する工程を常圧の環境下で行うことを特徴とする請求項１に記載の選択的電子部品実装モジュールの製造方法。
5. 前記封止材料を充填する工程の後、前記封止材料の内部の気泡を放出させることを特徴とする請求項１に記載の選択的電子部品実装モジュールの製造方法。
6. 前記封止材料の内部の気泡を放出させる工程は、環境の真空度を１０^−２ｔｏｒｒ〜１０^−３ｔｏｒｒの真空圧力まで上昇させて前記封止材料の内部の気泡を除去することを含むことを特徴とする請求項５に記載の選択的電子部品実装モジュールの製造方法。
7. 前記封止材料の内部の気泡を放出させる工程は、環境温度を９０℃〜１１０℃まで上昇させることを含むことを特徴とする請求項５に記載の選択的電子部品実装モジュールの製造方法。
8. 前記封止材料を硬化させる工程を、１０^−２ｔｏｒｒ〜１０^−３ｔｏｒｒの真空環境下、１４０℃〜１６０℃の環境温度で行うことを特徴とする請求項１に記載の選択的電子部品実装モジュールの製造方法。

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